(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用吸気システムであって、少なくとも、
吸入口（１４）を少なくとも１個の内燃機関シリンダ入口（２１）に連結する吸入通路（１３）と、
吸入空気がフィルタエレメントを通過するように前記吸入通路（１３）に取付けられハウジング（１５ａ、ｂ）に取付けられたフィルタエレメント（１６）と、
吸入空気が通過するように前記吸入通路（１３）に取付けられた、主として酸素分子を通す膜（２２）とを有し、
前記膜（２２）は前記エアフィルタのハウジング（１５ａ、ｂ）に一体化された吸気システムにおいて、
前記膜（２２）は、前記フィルタエレメント（１６）に対して並列に配置されるように、前記フィルタエレメント（１６）よりも下流側であって、外気に露出した前記ハウジング（１５ａ、ｂ）の壁の一部分として形成されていることを特徴とする内燃機関用吸気システム。
【請求項２】
内燃機関用吸気システムであって、少なくとも、
吸入口（１４）を少なくとも１個の内燃機関シリンダ入口（２１）に連結する吸入通路（１３）と、
吸入空気がフィルタエレメントを通過するように前記吸入通路（１３）に取付けられハウジング（１５ａ、ｂ）に取付けられたフィルタエレメント（１６）と、
吸入空気が通過するように前記吸入通路（１３）に取付けられた、主として酸素分子を通す膜（２２）とを有し、
前記膜（２２）は前記エアフィルタのハウジング（１５ａ、ｂ）に一体化された吸気システムにおいて、
前記膜（２２）が前記ハウジング（１５ａ、ｂ）の壁の一部分を形成するとともに、
前記フィルタエレメントのハウジング（１５ａ、ｂ）は前記膜の領域にエンジンルームに侵入する汚れに対する遮蔽部材（２３）を有することを特徴とする内燃機関用吸気システム。
【請求項３】
前記遮蔽部材（２３）は覆うことによりエンジンルームの視覚的印象を改善するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の吸気システム。
【請求項４】
内燃機関用吸気システムであって、少なくとも、
吸入口（１４）を少なくとも１個の内燃機関シリンダ入口（２１）に連結する吸入通路（１３）と、
吸入空気がフィルタエレメントを通過するように前記吸入通路（１３）に取付けられハウジング（１５ａ、ｂ）に取付けられたフィルタエレメント（１６）と、
吸入空気が通過するように前記吸入通路（１３）に取付けられた、主として酸素分子を通す膜（２２）とを有し、
前記膜（２２）は前記エアフィルタのハウジング（１５ａ、ｂ）に一体化された吸気システムにおいて、
前記膜（２２）が前記ハウジング（１５ａ、ｂ）の壁の一部分を形成し、
前記ハウジング（１５ａ、ｂ）内に前記吸入通路（１３）の一部をなす吸気管（１８）が一体化されており、
前記膜（２２）がエアフィルタのハウジング部分（２４ａ）と吸気管のハウジング部分（２４ｂ）の間を仕切る壁とされていることを特徴とする内燃機関用吸気システム。
【請求項５】
前記膜（２２）が吸入空気の容積流量を制御するために設けられた絞り具（１７ａ、ｂ）に並列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の吸気システム。
【請求項６】
前記膜（２２）が絞り具（１７ａ、ｂ）の前側あるいは後側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の吸気システム。
【請求項７】
窒素に富んだ空気を前記膜（２２）から遠ざけて排除するブロワ（２５）を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の吸気システム。
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、空気の濾過に従来のエアフィルタと主として酸素分子を通す膜とを有する、請求の範囲第１項に記載の概念の内燃機関用吸気システムに関する。
（背景技術）
膜を利用して燃焼空気の酸素を富化するのことは従来から知られている。よく知られた空気の酸素富化用材料の商品名はシリコンおよびポリスルフォンである。
ＤＥ１９７１０８４０Ａ１にはそのようなシステムが提案されている。該文書の唯１つの図によると、このシステムはエアフィルタ２２が取り付けられた吸気通路からなっている。さらに主として酸素を通す膜を備えたハウジングが設けられている。該ハウジングも同様に前記吸気通路に連結され、前記エアフィルタ２２と膜３２は平行して同時に制御できるようにしてある。絞り弁２４、３４の開度に応じて空気の酸素が富化される。
このように、エンジンに供給される吸入空気の酸素を富化することにより、１つには排気ガスの温度が高くなり、それによって触媒始動時間、つまり触媒の温度が触媒が作動してその効果を全的に発揮する温度に達する時間が短縮される。そのほか、エンジンにおける燃料の分解が良くなる。それにより、排気ガス中の一酸化炭素および炭化水素排出量が減少する。さらには、窒素含有の少ない燃焼となり窒素酸化物の生成が少なくなる。
しかしながら、燃焼空気の酸素富化に膜技術を利用することにより吸気システムには追加の部品が必要となる。そのほか、このために自動車には追加の取付けスペースが必要となる。最近の自動車ではスペースが限られており、そのほか同時に経済的解決に大きな関心が持たれる。
したがって、本発明の課題は、製作コストが低く経済的に使用できるエアフィルタと主として酸素分子を通す膜を備えた内燃機関用の吸気システムを提供することである。この課題は、特許請求範囲１および６に記載の特徴によって解決される。
（発明の開示）
本発明による吸気システムは少なくとも１個のエアフィルタ並びに特に酸素分子を通す膜が取り付けられた吸入通路からなる。該吸入通路とは、吸入口から少なくとも内燃機関の各シリンダに亘る吸気路を形成する広い意味での構造のことを言う。該吸気路には内燃機関が機能するのに不可欠な要素部品が取り付けられる。該吸入通路の一部分には、例えば絞り弁および１個の集合室と各シリンダ当り少なくとも１個の吸気路からなる吸気管がある。
本発明によれば、前記膜はエアフィルタハウジングに取り付けられる。この一体化により、吸気システムを構成する部品が占める容積および部品の重量が節減される。同時に、このようにすることにより、製作費が節減でき、提案した解決策が経済的なものとなる。
本発明の他の実施態様によると、前記膜は吸入空気の流れに関してフィルタエレメントと並列に配置される。前記膜をエアフィルタハウジングに取り付けると、この実施態様は特に簡単に実現できる。この並列流によりエアフィルタエレメントを通過する燃焼空気の流量を常に最小にすることができる。
前記膜をエアフィルタハウジングの壁の一部分とすることによって好ましい実施態様が得られる。これにより、エアフィルタハウジングの面が利用されるので特にスペースを節約することができる。こうして壁の一部分を燃焼空気の酸素富化に利用することができる。使用される膜での圧力降下があるため、空気をできるだけ強く酸素富化するには広い膜面積が必要である。
エアフィルタハウジングの壁の一部分を形成する膜に対して遮蔽部材を設けるのが好ましい。該遮蔽部材は、汚れ、例えばエンジンルーム内の水しぶきを遮断する。該膜が汚れるとその機能が害され、分離性能の低下がもたらされる。この遮蔽は、例えば外観上あるいは騒音遮断上エンジンルームに取り付けられる覆いで行われる。この覆いは多くの場合、その遮蔽作用が同時に前記膜の保護となるようにエアフィルタに直接に固定される。
内燃機関の運転費用を低減する、つまり吸気システムの機能を改善するもう１つの方法は、前記膜を吸入空気の流れの方向に見てエアフィルタの後側に配置することである。これにより、膜にはエアフィルタエレメントでろ過された清浄空気がぶつかるので、膜が汚れることがさらに避けられる。したがって、膜交換が必要でなくなる。吸気システムには清浄空気側に膜を取付けるためのスペースを設けなければならないが、このスペースは特にエアフィルタハウジング内に存在する。したがって、先に記したスペース利用上の利点が同時に得られる。
前記一体化するという考えの他の実施態様はフィルタエレメントのハウジングに同時に内燃機関の吸気管を一体化することである。これにより、前記膜を取り付けるのにエアフィルタのハウジングと吸気管間の仕切り壁を利用することができ、特にコンパクトな構造が得られる。これにより、構造容積を大きくすることなく大きな面積を膜の取り付けに利用することができる。
膜は箔状に形成してはならない。箔は特に簡単にフィルタハウジングの壁と一体化するからである。有効な膜表面積を増大するには有孔繊維を用いる方法がある。有孔繊維は、例えばその面をハウジングの壁に接合することができ、同じく場所を節約する形になる。
絞り具を膜と並列に吸気通路に配置することが好ましい。この絞り具の機能は、どのみち吸気通路に設けられる絞り具によって引き受けることもできる。前記絞り具を膜に並列に設けると、吸入空気の流量をフィルタエレメントを通して導入される吸入空気の主流が完全に止まる程度まで絞ることができる。膜を通して吸入される副次流を常に吸気通路で利用することができる。したがって、該膜を通して吸入される空気はアイドリング時に必要な空気流量よりも少ないか等しくなければならない。このようにして、常にできるだけ酸素が多い酸素富化空気を利用することができる。
勿論、吸入通路の副次流中に膜に直列に接続された絞り具を配置してもよい。これにより、吸気通路の絞り具と協同して内燃機関への空気供給を完全に遮断することができる。さらに、これにより膜を通して吸入される空気流量を制御することができ、燃焼空気の酸素富化のグレードに影響を与えることができる。この吸気システムの実施態様では、アイドリング時に必要とされるよりは大きい空気容量を通すことができる膜を用いることができる。酸素含有量の制御を可能とするために、吸気通路に導入空気流量のほか酸素流量を測定できる検知手段を設けてもよい。その測定結果によって、内燃機関に供給される酸素量を求め、絞り具の開度制御によって酸素流量に影響を与えることができる。
上記およびその他の本発明の好ましい特徴が、請求項、また明細書及び図面から案出され、個々の特徴がそれ自身あるいは多くは本発明の実施形態を組合せた形態でおよび他の分野で実現される有利かつそれ自身保護され得る実施形態を示すことができ、それらに対して茲に保護を要請するものである。
（発明を実施するための最良の形態）
第１図にエンジンルーム１１がある自動車のフロント部１０が示されている。該エンジンルーム内には、吸入口１４を有しフィルタエレメント１６、絞り弁１７ａ、および吸気管１８を備えたハウジング１５ａで構成される吸入通路１３とで構成される内燃機関１２が搭載されている。
前記吸気管は集合室１９と吸気通路２０を有し、図には吸気管の１個が示されている。該吸気通路は内燃機関のシリンダ入口２１で終わる。
前記ハウジング１５ａの清浄側の壁の一部は膜に構成されている。これにより、該膜の前記フィルタエレメントとの同時平行的な制御ができる。吸入空気は絞り弁１７ａによって全体として制御される。
前記膜を保護するために、前記ハウジング１５ａの外側に遮蔽部材２３が設けられている。これは、例えばボンネットと以外に、エンジンの外観および騒音遮蔽を改善することができる。該遮蔽部材は同時に膜２２を汚れに対して保護する。そのうえ、膜２２は内燃機関の下の方の位置よりも汚れることが少ないと思われるエンジンルームのボンネットの直下に配置されることになる。
第２図にはハウジング１５ｂの概略が断面図で示されている。ハウジング１５ｂは、吸入口１５、フィルタエレメント１６、集合室１９、およびシリンダ入口にで終わる吸気通路２０を有している。フィルタエレメント１６を取付けるハウジング部分２４ａと吸気管１８を形成するハウジング部分２４ｂの仕切り面として膜２２が配置されている。該膜と平列に内燃機関の主空気流を制御する絞り具１７ｂが設けられている。さらに、前記膜を通る空気の流量に影響を与えるために用いることができるの絞り具１７ａを該膜と直列に設けることも出きる。該膜２２を通して導入される酸素が富化された空気流量が内燃機関のアイドリング時に必要な吸気流量よりも少ない場合は、この絞り具は設けなくてもよい。
該膜２２の前の窒素が多い空気が前記絞り具１７ｂを通って前記集合室１９に到達しないような容積の膜２２が配置される。該膜２２の効率を高めるために、ブロワ２５を設けて窒素を多く含んだ空気を前記膜から遠ざけて排除するようにしてもよい。
１つには吸入空気の流速を、他には該空気の酸素含有量を測定するためにセンサー（複数）２６を設けてもよい。測定結果を用いて内燃機関に供給される酸素流量が求まる。酸素流量および空気流量に影響を与えるために前記絞り具１７ａおよび１７ｂが協同制御される。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらに詳細は、実施例を示す概略図を参照して説明される。
【図１】  自動車のエンジンルームにおける膜を備えたエアフィルタハウジングの配置を示す概略図である。
【図２】  吸気管、エアフィルタ、および膜が組み込まれたハウジングの概略を示す断面図である。
【図１】
0004535482.tif 000002
【図２】
0004535482.tif 000003